螺旋伞齿轮具有传递扭矩大、传动平稳、噪声低等特性,广泛应用于重型车辆传动系统中,但是螺旋伞齿轮的设计制造在各类齿轮中较为复杂,质量控制非常困难。磨削是提高齿轮啮合精度、齿面粗糙度以及消除热处理变形误差的重要手段,但目前在螺旋伞齿轮的制造环节中缺乏对磨削表面完整性方面的研究,导致产生许多磨削损伤进而影响产品的合格率,所以亟需开展螺旋伞齿轮表层性能试验研究,对齿面表面完整性方面进行优化控制,从而提高齿轮的抗疲劳性能和可靠性,为螺旋伞齿轮的制造技术提供理论支撑。主要研究总结如下:1.针对螺旋伞齿轮常用材料30CrMnTi进行了平面磨削加工的基础试验研究。研究表明齿轮钢30CrMnTi切向和法向两个磨削分力皆随着磨削速度增加,磨削力降低;随着磨削深度或工件速度增加,磨削力增大。设计正交试验并利用多元线性回归的方法拟合得到了单位宽度磨削分力的经验公式。通过ANSYS建立了齿轮钢30CrMnTi的磨削温度场有限元模型,研究表明齿轮钢30CrMnTi磨削表面最高温度随磨削速度或磨削深度的增加呈增大趋势,随工件速度增加略有降低。2.对齿轮钢30CrMnTi干磨条件下的磨削强化现象进行了研究。试验得到齿轮钢30CrMnTi磨削加工后表面显微组织为针状马氏体+碳化物+少量残余奥氏体,心部组织为板条状马氏体+铁素体,强化层马氏体组织比较均匀且由磨削表面到心部呈“细——较粗”的变化趋势,强化层深度随磨削深度或磨削速度的增加而加深。磨削表面硬化率在2%~13%之间,随磨削速度降低或磨削深度增加而增大。3.针对齿轮钢30CrMnTi材料磨削加工后表层残余应力转变开展相关研究。基于力热耦合理论仿真得到30CrMnTi磨削过程残余应力Δσ并与实验进行对比,验证了仿真模型的有效性。磨削加工会改变表层残余应力的分布状态,且表面呈压应力,其大小在干磨条件下随磨削深度或磨削速度的增加而降低,随工件速度的增加略有增大。湿磨条件下,磨削力引起的压应力起主导作用,随着磨削深度增加,残余压应力的值逐渐增大。4.开展螺旋伞齿轮在Gleason-600G数控磨齿机上的磨削试验。研究得到磨削后齿面粗糙度位于0.4~0.65之间,随磨削速度的增加而减小,随磨削深度、齿轮展成速度的增加而变大。磨削过后齿面呈压应力状态且压应力的大小在300 MPa-550 MPa之间,节线区域残余压应力的值大于齿根区域和齿顶区域。最后设计正交试验,得到了表面粗糙度和残余应力的经验公式并进行了工艺参数的最优控制。